O componentă de computer, care utilizează vibrații în loc de electroni, s-ar putea apropia de limita fizică inferioară pentru utilizarea energiei atunci când procesează și trimite informații.
Cantitatea minimă de energie necesară unui computer pentru a efectua o etapă de calcul se numește „limita Landauer” și a fost numită după Rolf Landauer, un fizician care a trăit în anii 1960. În calculele sale, Landauer nu a luat în considerare un design specific de computer, ci cantitatea minimă de energie necesară pentru a manipula informațiile, precum ștergerea sau rescrierea unui bit.
Calculatoarele convenționale, care sunt realizate din semiconductori, controlează fluxul de electroni în diferite circuite cu scopul a efectua operațiuni. Oprirea fluctuațiilor termice, care afectează mișcările electronilor și provoacă erori, implică costuri energetice. În consecință, consumul de energie al computerelor convenționale este de aproximativ zece mii de ori mai mare decât limita Landauer. Totuși, calculatoarele nanomecanice, care folosesc vibrații mici în loc de electroni, nu ar avea acest cost suplimentar de energie.
În prezent, Warwick Bowen și colegii acestuia din cadrul Universității Queensland din Australia au creat o poartă logică nanomecanică, care este un element de bază necesar pentru un astfel de computer.
Noua poartă conține o membrană de o mie de ori mai subțire decât un fir de păr uman. Bowen a declarat faptul că aceasta este ca o „trambulină nanoscopică”, care poate vibra cu o amplitudine mică sau mare. Cele două amplitudini corespund valorilor 0 și 1 din cadrul unui computer electronic, astfel încât calculele de bază pot fi făcute prin amplificarea sau amortizarea acestora.
Informațiile sunt introduse în poartă printr-o undă sonoră, care este o vibrație de transport. Ulterior, ieșirea porții poate fi legată de o altă poartă cu același design și printr-o undă sonoră. Propagarea sunetului între cipuri joacă rolul electronilor care se deplasează prin firele dintr-un computer convențional.
„Aceste computere nanometrice pot îndeplini aceleași funcții ca și un computer electronic cu semiconductori”, a declarat Bowen.
Totuși, Bowen a adăugat faptul că noua poartă nu funcționează încă la limita Landauer și că echipa sa se bazează pe calcule teoretice, care arată că poarta trebuie să fie de aproximativ o mie de ori mai mică, pentru a atinge acest prag. De asemenea, aceștia lucrează la soluționarea tuturor detaliilor practice de conectare a mai multor porți.
Raj Mohanty din cadrul Universității din Boston, care a creat unele dintre primele porți nanomecanice în urmă cu peste 15 ani, a declarat faptul că, în prezent, este posibil să se producă în masă porți nanomecanice pe cipuri de siliciu în unitățile comerciale.
„Deși este puțin probabil ca aceste computere nanomecanice să înlocuiască dispozitivele din casele noastre, ele se pot dovedi adecvate pentru utilizare în cadrul sateliților. Un computer nanomecanic care nu conține fire și componente electronice ar putea rezista la condiții extreme, precum erupțiile solare. Astfel, aceste sisteme ar avea mai puține șanse să piardă informații într-un astfel de eveniment”, a declarat Bowen.
